Extreme Dynamic Performance of Nanofiber Mats under Supersonic Impacts Mediated by Interfacial Hydrogen Bonds

材料科学 范德瓦尔斯力 纳米纤维 氢键 堆积 碳纳米管 复合材料 纤维 纳米技术 分子 化学 有机化学
作者
Jizhe Cai,Claire Griesbach,Ramathasan Thevamaran
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:15 (12): 19945-19955 被引量:41
标识
DOI:10.1021/acsnano.1c07465
摘要

Achieving extreme dynamic performance in nanofibrous materials requires synergistic exploitation of intrinsic nanofiber properties and inter-fiber interactions. Regardless of the superior intrinsic stiffness and strength of carbon nanotubes (CNTs), the weak nature of van der Waals interactions limits the CNT mats from achieving greater performance. We present an efficient approach to augment the inter-fiber interactions by introducing aramid nanofiber (ANF) links between CNTs, which forms stronger and reconfigurable interfacial hydrogen bonds and π-π stacking interactions, leading to synergistic performance improvement with failure retardation. Under supersonic impacts, strengthened interactions in CNT mats enhance their specific energy absorption up to 3.6 MJ/kg, which outperforms widely used bulk Kevlar-fiber-based protective materials. The distinct response time scales of hydrogen bond breaking and reformation at ultrahigh-strain-rate (∼107-108 s-1) deformations additionally manifest a strain-rate-dependent dynamic performance enhancement. Our findings show the potential of nanofiber mats augmented with interfacial dynamic bonds─such as the hydrogen bonds─as low-density structural materials with superior specific properties and high-temperature stability for extreme engineering applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
Lucas应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
无极微光应助科研通管家采纳,获得20
刚刚
小米应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
小米应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
酷波er应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
李健应助Gtingting采纳,获得50
刚刚
英俊的铭应助科研通管家采纳,获得20
刚刚
小米应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
爆米花应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
研友_VZG7GZ应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
李健的小迷弟应助ManLi采纳,获得10
1秒前
yang应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
酷波er应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
NexusExplorer应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
情怀应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
李健应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
所所应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
研友_VZG7GZ应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
无极微光应助科研通管家采纳,获得20
1秒前
上官若男应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
2秒前
桐桐应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
李爱国应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
2秒前
搜集达人应助科研通管家采纳,获得30
2秒前
忐忑的井完成签到,获得积分10
2秒前
喷火娃应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
我是老大应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
传奇3应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
如沐风发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
zhonglv7应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
共享精神应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
略略路发布了新的文献求助10
2秒前
小二郎应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
JamesPei应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
2秒前
一只柴发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Cowries - A Guide to the Gastropod Family Cypraeidae 1200
Quality by Design - An Indispensable Approach to Accelerate Biopharmaceutical Product Development 800
Pulse width control of a 3-phase inverter with non sinusoidal phase voltages 777
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Research Methods for Applied Linguistics 500
Chemistry and Physics of Carbon Volume 15 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6397239
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8212652
关于积分的说明 17400218
捐赠科研通 5450666
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2880957
邀请新用户注册赠送积分活动 1857539
关于科研通互助平台的介绍 1699611